03-超长距离波分传输系统的发展

华为光网络维护宝典
——超长距离波分传输系统的发展
目录
第1章超长距离波分传输系统的发展 (1)
1.1 概述 (1)
1.2 ULH传输的性能优势 (3)
1.3 华为OptiX BWS 1600G骨干DWDM光传输系统 (4)
1.3.1 引言 (4)
1.3.2 系统类型 (6)
1.3.3 性能 (9)
1.3.4 业务特点 (10)
1.3.5 技术特点 (11)
1.3.6 智能调节特点 (13)
1.3.7 自动监控特点 (13)
1.3.8 可靠性特点 (14)
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图目录
图1-1 OptiX BWS 1600G系统在全网解决方案中的地位 (5)
表目录
表1-1 六种类型系统的特点及应用 (7)
ii 华为公司，2005版权所有
第1章超长距离波分传输系统的发展
关键字：
波分 EFEC技术分布式喇曼放大技术 RZ码调制技术
内容摘要：
长途波分传输是最近数年来得以迅速发展的骨干网传输技术，用于连接陆地上主要城市和相邻城域网，实现电信业务的大容量长距离传送。

长途波
分传输采用了一系列先进的关键技术，如EDFA、喇曼光放大、前向纠错
（FEC）和增强型前向纠错（EFEC）、色散补偿，归零（RZ）码型调制等，
使无电中继传输范围达到数千公里，提供点对点、链状、环状等组网模式，
结合光分插复用技术（OADM）可实现网络内任意两点的端到端业务传送，
具有很高的业务传送效率和经济效益。

1.1 概述
目前，国内外的长途骨干网大多由多个相连的区域网组成，网络设备在形态、容量、接入性能上的差异为网络的运营、管理和维护带来困难，跨网
业务调度传送也存在一定的复杂度。

骨干网络的业务量发展迅速，一些业务
量大的干线WDM波长已经基本接近满配置。

随着新的骨干网建设需求的逐
渐增强，下一代波分骨干网的兴建已经纳入电信运营商的考虑范畴。

根据长途波分市场的发展趋势，下一代骨干网在增加带宽和网络覆盖范围的同时，将采用低成本技术来提高网络容量和带宽利用率，减少REG、
OTM站点数量，提供更多的点到点直通光传输通道的数量。

下一代骨干网络
的另一个特点是，在大城市或大节点有较大的业务量上下，而中间站点的业
务量上下很小甚至没有。

利用超长距离传输技术可实现原有OTM站外移，
用OADM站承载大节点上的业务上下，尽量减少中间OTM站点，代之以光
放站实现长距离的业务穿通，为这种建网思路提供了较好的可行性方案。

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在超长距离波分传输向着更高的容量和更远的延伸距离演进的过程中，主要的物理限制在于OSNR 受限、光纤的色散效应和非线性效应。

其中，OSNR 受限和光纤非线性效应最为严重，为此诞生了一系列新技术，使高容量超长距离传输成为可能，包括EFEC 、分布式喇曼放大和RZ 码调制等技术。

EFEC 能提供更大的编码增益（大约8dB ），可有效地克服OSNR 受限问题，但它不能解决光纤非线性效应的危害；分布式喇曼放大技术在改善光信号OSNR 劣化和抑制非线性效应方面均有优势，但在可维护性方面有较大不足；RZ 码型技术则在实现低OSNR 接收、抵抗非线性效应、延伸传输距离等方面均有卓越表现，被认为是实现xLH 传输的关键。

SuperCRZ 码型是华为公司独立推出的RZ 码型技术，应用于大容量长途波分传输产品OptiX BWS 1600G 中。

SuperCRZ 采用频率调制技术，可有效抵抗各种光纤非线性效应造成的信号失真，与NRZ 码相比，可提供大约6dB 的OSNR 增益。

SuperCRZ 还具有优良的抵抗偏振相关损耗（PDL ）和偏振模色散（PMD ）能力，具有更高的传输稳定性。

据光纤环路测试，采用该种码型，10Gbps DWDM 系统的传输距离可达7600公里。

在实际的网络应用中，SuperCRZ 技术还具有突出的工程优势。

SuperCRZ 只须在发射设备上以很小的额外成本进行简单的修改，采用NRZ 接收机即可顺利接收，而不需要复杂的色散补偿措施，共用设备与标准DWDM 设备相同，良好的向下兼容性实现了由LH 到ULH 传输的平滑过渡。

在G.652、G.655、G.653等光纤上均可获得优良的传输性能，具有很好的经济型、适用性和适应性。

目前，SuperCRZ 已经应用于华为的LH 、ELH 、
ULH 和LHP 传输设备，满足高容量长距离传输细分市场的需求。

■ ELH 传输组网
SuperCRZ 码型可提供大约6dB 的OSNR 增益，采用常规EDFA 技术即可实现2000公里的传输，而无须引入分布式喇曼放大技术。

由于减少了有源器件，降低了系统硬件的复杂度，有利于降低系统功耗和空间占用，提高了运行稳定性，降低了系统投资和运维成本。

■ LH 传输组网
在LH系统中若存在一个或多个光纤损耗较大传输跨段，或存在较多的上下波业务需求时，常规的NRZ传输系统往往需要频繁使用OEO再生设备，
无电再生传输距离较短。

SuperCRZ系统具有更好的OSNR接收性能，可为
大跨段和OADM设备提供足够的OSNR预算，减少再生设备，组网更加灵
活。

■LHP传输组网
SuperCRZ系统具有更高的非线性效应容限，发射功率可达18dBm/CH 以上，可支持传输光纤损耗高达49dB的LHP传输。

■ULH传输组网
SuperCRZ码型对非线性效应积累具有免疫力，在常规入纤光功率条件下跨段级联数目可达到50，部分跨段采用喇曼放大器可降低OSNR劣化速
度，实现4000公里光传输。

1.2 ULH传输的性能优势
ULH DWDM传输的性能优势和经济效益还表现在如下几个方面：
1、简化网络结构，提供端到端传送业务
在ULH DWDM传送网络中，每一对收发设备连接网络中的任意两点，提供端到端业务传送。

在到达目的地之前，业务信号一直处于光层，业务传
输效率更高，网络结构进一步扁平化，便于实现向智能光网络的顺利演进。

2、更强的稳定性和运维功能
由于减少了有源器件的使用，ULH传输系统可进一步降低功耗和空间占用，也有助于增强系统设备的稳定性，减少故障隐患。

同时也可方便地集成
多种光层自动调节功能和增值服务功能，如内置光谱分析单元、光纤光缆在
线监测技术、监控信道时钟等，极大地方便了对传输设备的运营、维护和管
理。

3、更强的组网和保护能力
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ULH 传输采用了一系列先进的关键技术，使网络覆盖范围达到数千公里，也使几百公里的超长单跨传输（LHP ）成为可能。

提供点对点、链状、环状等多种组网模式，并借助灵活的OADM （光分插复用）、ROADM （可重构OADM ）方式，可方便地上下和交换波长业务，极大地提高了对现有分布式传输业务的适应性。

此外ULH 传输的一个显著优点在于，它可方便地实现若干电信业务主节点之间的线路保护。

综上所述，ULH 传输的应用可大大增强电信骨干网的组网性能，使网络结构得以简化，方便向智能光网络平滑演进。

4、灵活的升级扩容能力
长途骨干传输网的建设要求传输设备具有较大的初期容量和更大的终期容量，以同时满足目前业务状况和今后几年甚至更长时间的业务发展需求。

ULH 传输技术能够以模块叠加的方式提供业务容量的平滑升级扩容，能够很好地解决了长途干线对容量及在线扩容的问题，最大限度地保护前期投资。

总之，ULH 传输的上述特性都决定了能以更高的经济性、可靠度和灵活性满足骨干网的建设需求，为网络投资和运营提供更高的回报率。

DWDM 系统实现超长距传输（ULH ）是光传输技术领域的一个重要的发展方向，它通过增加无电中继传输距离，来减少高成本电中继站点的数量。

ULH 技术结合了光分插复用技术（OADM ），可有效地解决网络规模和建网成本之间的矛盾，非常适用于业务集中的干线网络，是建设干线网络的趋势。

1.3 华为OptiX BWS 1600G 骨干DWDM 光传输系统
1.3.1 引言
华为OptiX BWS 1600G 骨干DWDM 光传输系统（以下简称“OptiX BWS 1600G 系统）为高速率、大容量密集波分复用传输系统，可以最大程度地满足电信运营商超大容量和超长距离传输的需求，并且为运营商的多业务运行及未来网络升级扩容提供了稳定的平台。

主要用于国家级干线、省级干线作长距离大容量传输，是华为公司适应光网络的现状和发展需求而研制的新一代骨干光传输产品。

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OptiX BWS 1600G 系统在网络中是骨干层的传输设备，连接各主要节点（中心城市）。

在光网络中连接各光交换设备、城域DWDM 设备、SDH 设备或路由器，可以为各种业务和网络出口提供一个大容量的传输通道。

OptiX BWS 1600G
系统在全网解决方案中的地位如图1-1所示。

图1-1 OptiX BWS 1600G 系统在全网解决方案中的地位 目前，OptiX BWS 1600G 系统在单根光纤中复用的业务通道数量最多可达160个，即可同时传送160个不同波长的载波信号，每个信号接入的最高速率为10Gbit/s ，单根光纤传输总容量最大可达1600Gbit/s 。

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OptiX BWS 1600G 系统采用单纤单向方式实现密集波分复用的双向传输，并应用可靠的光复用/解复用技术、掺铒光纤（EDFA ）光放大技术、Raman 放大技术、信道均衡技术、预啁啾技术、色散补偿技术、统一网管技术等，使OptiX BWS 1600G 系统性能稳定，组网灵活，可以组成链形、环形等网络结构。

1.3.2 系统类型
为了满足不同地区、不同用户、不同投资环境的需求，OptiX BWS 1600G 产品划分为六类系统，分别是OptiX BWS 1600G-I 、OptiX BWS 1600G-II 、OptiX BWS 1600G-III 、OptiX BWS 1600G-IV 、OptiX BWS 1600G-V 和1600G-VI 。

为了便于描述，后文中对OptiX BWS 1600G-I 系统简述为I 型系统，其他几种类型相应简述为II 、III 、IV 、V 、和VI 型系统。

当无型号标识的时候，如OptiX BWS 1600G ，指的是所有型号系统。

OptiX BWS 1600G 的六种类型系统的划分和特点如表1-1所示。

表1-1六种类型系统的特点及应用
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注2：表中的无电中继传输距离均是在未使用Raman 技术条件下的数据，如果系统联合使用Raman 放大技术则可以实现更长距离的无电中继传输。

例如I 型系统可以实现640km 的无电传输。

距离是在衰耗系数为0.275dB/km 情况下计算得到的。

注3：II 型和III 型系统采用FEC 、SuperWDM 和光均衡等技术，支持超2000km 长距离无电中继传输。

注4：G.652/G.655光纤上，III 型系统的放大器单波输出光功率为+4dBm ；G.653光纤上，放大器单波输出光功率为+1dBm 或0dBm 。

注5：II 型C800G 系统最大无电中继距离为特定光纤特定线路编码下的数据，960km 为G.652光纤CRZ 规格，800km 为G.655光纤 CRZ 规格。

注6：II 型C800G 系统提供两种类型的放大器，其一总光输出功率为23dBm(单波+4dBm)，另一种总输出光功率为20dBm(单波+1dBm)。

OptiX BWS 1600G 按照系统的波长间隔可以分为两类：50GHz 和100GHz 。

100GHz 波长间隔系统与50GHz 波长间隔系统相比，100GHz 的系统可以允许比50GHz 系统更高的单波输出光功率，因此在相同的配置条件下可以支持更大的跨段衰耗，更多的跨段数量，从而支持更长的传输距离。

1.3.3 性能
1. 巨大的传输容量
●I型系统支持以400Gbit/s模块为单位的系统升级，最大容量可达
1600Gbit/s。

在400Gbit/s模块内支持以10Gbit/s的速率为单位的单
波升级。

单通道接入最大速率为10Gbit/s；
●II型系统的业务接入容量可以从400Gbit/s升级到800Gbit/s，在
400Gbit/s模块内支持以10Gbit/s的速率为单位的单波升级；
●III/IV型系统的最大业务接入容量为400Gbit/s，单通道接入最大速率
为10Gbit/s，支持C波段/L波段内的单波升级；
●V型系统的最大的接入容量为40×2.5Gbit/s，单通道接入最大速率为
2.5Gbit/s，支持C波段内单波升级；
●VI型系统是超长单跨系统，分为10波系统和40波系统，单通道接入
最大速率为10Gbit/s，支持C波段内单波升级。

2. 超长的传输距离
●采用前向纠错FEC（Forward Error Correction）技术，支持最大10
×22dB衰耗的无电中继传输规格；
●综合采用FEC，超级WDM（SuperWDM）和光均衡等技术，支持最
大25×22dB衰耗的无电中继传输规格；
●采用FEC和大功率光放大技术，支持56dB衰耗的超长距离单跨段传
输规格。

3. 丰富的接入业务
接入业务包括SDH（Synchronous Digital Hierarchy）、SONET （Synchronous Optical Network）、POS（Packet Over SDH/SONET）等
业务。

●标准SDH业务：STM-1/4/16/64
●标准SONET业务：OC-3/12/48/192
●标准SDH级联业务：STM-4c/16c/64c
●标准SONET级联业务：OC-12c/48c/192c
●以太网业务：GE（Gigabit Ethernet）
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● 其他业务：34Mbit/s~2.5Gbit/s 任意速率的多种业务，如ESCON
（Enterprise System Connection ）/FICON （Fiber Connection ）/Fiber Channel/FDDI （Fiber Distributed Data Interface ）/PDH （34M/45M/140M ）等。

I 和IV 型系统只支持2.5Gbit/s 和10Gbit/s 的SDH 、SONET 业务和POS 业务的接入；II 、III 型和VI 型系统可以接入以上所有业务；V 型系统只能接入2.5G 速率及以下速率的业务。

4. 独立的光监控信道和时钟信道
系统的光监控信道的波长为1510nm ，光监控信号速率2.048Mbit/s 。

光监控信道主要完成系统的公务及网管信息的传送。

系统还提供三路网络时钟信号的传送信道，每路时钟信号速率为2.048Mbit/s 。

并且三路时钟信号嵌入在光监控信道中传送。

5. 集成式和开放式的结合
通常DWDM 系统都具有光波长转换单元，以便将非标准波长的光信号转换成符合ITU-T G.694.1建议的具有标准波长的光信号，这种结构的DWDM 系统称为开放式DWDM 系统；另一种DWDM 系统不需要光转换单元，它的客户端设备（如SDH 设备）的光发射单元接口特性符合ITU-T G.694.1建议，可以直接接入DWDM 系统的光复用单元，这种结构的DWDM 系统称为集成式DWDM 系统。

OptiX BWS 1600G 系统能够实现集成式和开放式DWDM 系统的兼容。

6. 统一的智能化网管
系统具有良好的互通互连性能，可以方便地使用统一的智能化网管对设备进行管理。

1.3.4 业务特点
1. 低速业务汇聚功能
OptiX BWS 1600G 系统提供低速业务汇聚功能：
● 将两路GE 信号汇聚成一路STM-16信号
●将一路GE信号和一路STM-4信号汇聚成一路STM-16信号
●将四路STM-1/STM-4 SDH信号汇聚成一路STM-16信号
●将四路STM-16 SDH信号汇聚成一路OTU2信号
●将四路任意协议业务信号汇聚成一路STM-16信号
●将八路ESCON业务信号汇聚成一路STM-16信号
2. 高质量的时钟传送功能
光监控通道可提供3路2M速率的系统时钟的传送通道，为网络时钟传送提供一个新的解决方案。

时钟业务可以在任何站点选择上下或者穿通。

3. 可升级的光分插复用技术
OptiX BWS 1600G系统可以通过级联光分插复用单板在光分插复用站提供最多32个通道的业务分插，800G和400G系统可以通过级联光分插复
用单板在OADM站点对所有业务分插。

1.3.5 技术特点
1. 广泛应用的前向纠错技术
光波长转换单元采用前向纠错技术，从而：
●降低系统对接收端光信噪比的要求，延长各放大段或再生
段间传送距离；
●降低线路传输产生的误码率，提高DWDM传输网络的通
讯质量。

增强型的前向纠错EFEC（Enhanced FEC）技术采用了两级编码方式，增加编码增益，均分突发错误，纠错能力比FEC更强。

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2. 波长可调技术
OptiX BWS 1600G 采用波长可调技术，支持波长可调的10Gbit/s 速率光波长转换单元OTT （Optical Tunable Transponder ），如LWF 、OCU 单板。

最大波长调节范围为40波。

使用OTT 作为备件，可以替代不同波长的光波长转换单元，减少OTU （Optical Transponder Unit ）备件数量，降低备件成本。

3. 成熟的掺铒光纤放大技术
系统采用成熟的掺铒光纤放大技术，支持C 波段和L 波段的光信号放大，实现长距离无电中继传输。

掺铒光纤放大器采用增益锁定技术和瞬态控制技术，使每个通道的信号增益与光纤内总的通道数量无关，且在增加通道或减少通道时基本上能避免已有通道突发误码。

4. 先进的Raman 放大技术
采用Raman 和EDFA （Erbium-Doped Fiber Amplifier ）放大器混合放大的方式，实现宽频带平坦增益，同时有效地降低了系统的噪声和非线性效应对系统的干扰，大大延长了传输距离。

5. 独特的SuperWDM 技术
SuperWDM 技术通过采用CRZ （Chirped Return to Zero ）编码的方式和特殊的相位调制技术，有效抑制长途传输中累积的非线性效应，提高系统对光噪声的容忍程度。

使用SuperWDM 技术可以在不使用Raman 放大器的情况下实现低成本的超长距离传送。

6. 抖动抑制功能
系统的光波长转换单元采用抖动抑制和时钟提取的先进技术，使得系统的抖动性能优于相关DWDM 技术标准。

系统的光波长转换单元还可实现B1、B2误码校验与J0提取，以便准确定位误码发生在客户侧还是DWDM 侧，从而分析产生误码的原因。

此功能在系统接入不同厂家的SDH 设备时显得非常重要。

1.3.6 智能调节特点
1. 自动功率控制（ALC）功能
系统可以实现DWDM链路的功率控制，当DWDM链路中某一段光纤由于老化等原因导致光缆衰减增大时，利用ALC（Automatic Level Control）
功能，通过调节光放大器的输出功率，使其保持在正常水平，避免链路光功
率波动，提高传输信号质量和设备的可维护性。

2. 智能光功率调节（IPA）功能
系统具有IPA（Intelligent Power Adjustment）功能，当系统检测到光缆断裂时，自动将本跨段的放大器功率减小到安全水平以下，避免对维修人员
造成伤害。

3. 自动功率均衡（APE）
当传送距离超过一定程度时，DWDM系统的各通道功率出现严重不平坦，影响系统接收性能。

OptiX BWS 1600G系统提供APE（Automatic Power
Equilibrium）功能，通过自动调节各通道的发送端光功率，达到接收端各信
道的功率均衡且信噪比优化。

APE主要应用在跨段数比较多的情况。

4. 智能化的环境温度监控系统
OptiX BWS 1600G设备提供智能化的环境温度监控、上报及告警功能，保证系统在稳定的环境温度下正常运行。

1.3.7 自动监控特点
1. 光纤（缆）自动监控（OAMS）功能
OptiX BWS 1600G产品提供OAMS（Optical fiber line Automatic Monitoring System）功能，实现光纤老化预警，链路光纤告警和光纤故障初
步定位等功能。

OAMS系统内置于1600G产品中，为嵌入式系统，是一个
相对独立的可选功能，可根据用户需求选配。

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14 华为公司，2005版权所有 2. 在线光性能检测
系统在光复用/解复用单元、光放大单元等处均设有光性能检测口。

通过这些光性能检测口，可以很方便地用光谱分析仪或多波长计测量各光通道不同参考点处的性能参数而不必中断业务。

用户也可以把这些检测口用光纤连接至内置多通道光谱分析单元，在网管上获取各参考点处的光性能参数（包括每个通道的光功率、中心波长和光信噪比），乃至系统的光谱图。

1.3.8 可靠性特点
1. 完善的保护机制
系统提供了完善的保护机制，包括光通道保护、光线路保护和设备级的单元保护。

系统传送的网络时钟可以通过时钟单元的1＋1备份进行保护，确保时钟传送的可靠性。

2. 可靠的电源备份
OptiX BWS 1600G 设备电源系统由外部提供双路直流工作电源馈入，互为备份保护。

重要功能单板采用双电源、热备份方式进行电源保护；对于OTU 单板，采用分散供电，集中保护的方式。

3. 完善的光纤管理功能
OptiX BWS 1600G 系统在机柜和子架的设计上充分考虑了光纤管理的需求，设计了不同的走纤槽和储纤单元，合理的使用这些光纤管理单元，使得机柜内及机柜间的光纤布线方便、简洁、易于管理，便于系统的安装和维护。